TP Khepera Coupleur E S Programmation des entrees sorties sur un coupleur serie

Description

Niveau: Secondaire, Lycée, Terminale
TP Khepera - Coupleur E/S Programmation des entrees-sorties sur un coupleur serie Z85230 3IF, INSA de Lyon, 2008/2009 Christian Wolf, Emil Dumitrescu RS232 KHEPERA II TERMINAL VT 220 PC + TERMINAL EMULATION ...BUS PARALLEL 1 Introduction Dans ce TP, nous nous interesserons au codage des couches les plus basses d'un systeme de communication par ligne serie. Pour cela, nous allons encapsuler, dans un module C (appele module systeme), les procedures d'acces au coupleur serie Z85230. Nous realisons donc une sous-partie de la couche physique (la couche “Systeme”) en nous basant sur le travail realise en TD concernant l'initialisation du coupleur Z85301. 1Les differences entre le Z85230 et le Z8530 sont minimes (du moins pour l'utilisation que nous en faisons). Outre la vitesse du quartz (qui depend de la carte – voir ci-dessous), la principale difference est l'existence, sur le Z85230, d'un registre 7' qui doit etre initialise a zero (le registre 7' permet d'acceder en lecture a certains registres d'ecriture – WR3, WR4, WR5, WR7' et WR10 – et de supprimer virtuellement les buffers d'emission et de reception). La procedure d'initialisation du registre 7' est simple (la notice technique du Z85230 specifie que : Write Register 7' is addressed by setting WR15 bit, D0=1 and then addressing WR7).

• travail realise en td concernant l'initialisation du coupleur z85301


• signal de break


• coupleur


• perte de ligne


• ecrasement concernant les caracteres rec¸us


• procedure de liberation de la ligne serie


• define parity


• z85230


• caracteres rec¸us

Sujets

• Première
• Motorola
• Dumitrescu
• Coupleur

Informations

• Publié par: profil-ziem-2012
• Nombre de lectures: 144
• Langue: Français
• Poids de l'ouvrage: 5 Mo

Extrait

SYSTME P.A.S.

      DOCUMENTS REMIS La présente notice comporte 16 pages et 17 annexes (dossier technique et documents réponses). Les calculatrices sont autorisées.   MISE EN SITUATION Le système proposé est une bicyclette avec assistance au pédalage. Cette bicyclette n'est pas pour autant une bicyclette électrique car sans la puissance musculaire développée par le cycliste, il n'y a pas d'assistance électrique.   La société japonaise Yamaha propose un produit dont le principe repose sur l’utilisation d’une énergie d’appoint qui prend en charge une partie du travail à fournir lorsque le pédala e devient difficile démarra e, montées, vent de face…).

    Yamaha XPC 26 équipé du système PAS   Le système d’aide au pédalage est un système commandé puisque son assistance dépend de : - l’effort de pédalage ; - la vitesse de la bicyclette.   La gestion de l’assistance obéit aux principes suivants : -jusqu’à 15 km/h , le système fournit une puissance égale à celle générée par le cycliste ; -entre 15 et 24 km/h , l’assistance décroît progressivement au fur et à mesure que la vitesse augmente ; -à partir de 24 km/h , l’assistance est nulle et seule la puissance du cycliste est motrice.   Le graphique ci-dessous t extrait d’une brochure commerciale met en évidence la variation de l'assistance :

 

1/35

10/07/2006

    Ce nouveau concept de bicyclette utilise : • Le système d’assistance électrique P.A.S. (Power Assist System) développé par la société Yamaha. Ce système, qui comporte un moteur à courant continu, est monté sur l’axe de pédalier. Un sélecteur trois positions (Off – On – Eco) monté sur le guidon de la bicyclette permet de désactiver ou non le système P.A.S.. Le plan d'ensemble de la partie opérative est représenté sur le document DT1. Ce système est monté sur l'axe du pédalier . • Le dérailleur Nexus à trains épicycloïdaux et à frein intégré développé par la société Shimano. Ce dérailleur est situé dans le moyeu de la roue arrière. La sélection des vitesses pour le dérailleur Nexus est manuelle. L'étude de cet ensemble n'est pas envisagée dans ce sujet . • Une batterie NiCd de 24 V et 5 Ah facilement escamotable pour être rechargée en quelques heures sur simple prise de courant. Un indicateur de charge est placé sur le guidon du vélo permettant de connaître le taux de charge dis onible.   Sélecteur du système PAS  

Batterie

Dérailleur Nexus

       Unité de commande du système P.A.S.          

 

2/35

Moteur

Ssélecteur de vitesse

10/07/2006

L’analyse fonctionnelle partielle du système P.A.S. du "vélo électrique" Yamaha XPC26 peut être représentée comme ci-dessous :    qui rend-t-il service ?   Sur quoi agit-il ?   Cycliste   Transmission de   puissance   Produit   Système d'assistance au   pédalage  

But     Apporter une puissance   d'appoint lorsque le pédalage   devient difficile.     L’analyse des milieux extérieurs en phase assistance est représentée par le diagramme des inter acteurs ci-dessous :    

  Fonctions de service et de contrainte :   FS1 Transmettre la puissance du cycliste à la roue FS2 Fournir une puissance d’appoint en fonction du couple de pédalage et de la vitesse FC1 Résister à la corrosion et aux agressions du milieu extérieur. FC2 S’adapter au cadre de la bicyclette. FC3 Plaire au client   De nombreux critères d'appréciation des fonctions de service sont définis par le cahier des charges. Tous ne seront pas validés dans ce sujet. On s'intéressera particulièrement aux fonctions de service FS1 et FS2 :  

 

3/35

10/07/2006

FS1: Transmettre la Capacité d’un cycliste peu 100 W en régime de croisière, puissance du cycliste à la entraîné 150 W maxi roue  Effort sur une pédale pour < 150 Newtons obtenir l’assistance 10 km/h en pente de Vitesse de croisière en 2°/horizontale fonction du relief 15 km/h sur le plat FS2: Fournir ’  une Capacité moteur 235 W (24 Volts) puissance d appoint en Loi d’assistance Conforme à la règlementation fonction du couple de Autonomie sur terrain plat 30 km minimum pédalage et de la vitesse      cette fin, les quatre parties du sujet permettront d'étudier respectivement : 1. les analyses fonctionnelle et structurelle ; 2. l'étude d'un modèle de simulation ; 3. la validation de la fonction de service FS1 ; 4. la validation de la fonction de service FS2 .     I-Analyses fonctionnelle et structurelle   L'objectif de cette partie est double. Il s'agit d'abord de compléter les analyses fonctionnelle et structurelle de la transmission de puissance mais aussi de développer l'analyse des deux fonctions techniques relatives à la gestion de l'assistance (mesures de la vitesse et du couple).   I-A Analyse fonctionnelle   I.A.1 - partir du dessin d'ensemble de la partie opérative du système P.A.S. ( DT1 ) et en exploitant les informations données (présentation, dossier ressources,…), compléter les diagrammes FAST relatifs aux fonctions de service FS1 et FS2 . On se reportera pour cela au document DR1 . On demande dans cette question de préciser les composants qui permettent la réalisation de ces fonctions. N.B : les fonctions techniques de guidage ne sont pas abordées.   I.B Analyse de la structure de la transmission de la puissance   N.B: Dans cette partie, on se reportera particulièrement, mais non exclusivement, au dessin d'ensemble et au document DT2 .   Le système d’assistance au pédalage comporte une transmission de puissance comportant deux entrées et une seule sortie.   • La puissance motrice du système est la somme de deux puissances : - la puissance musculaire développée par le cycliste sur l’axe du pédalier ; - la puissance électrique du moteur sur le rotor commandée par le calculateur.          

 

4/35

10/07/2006

 

Calculateur

Axe du pédalier 1 ère entrée  

Pignon de chaîne (Sortie)

Moteur électrique (2 ème entrée)

Quatrième vitesse 0,54

  Rapports de la boîte de vitesse Nexus : •   Rapport de Première Deuxième Troisième transmission vitesse vitesse vitesse 1 0,80 0,66     • Le nombre de dents du pignon du système Nexus entraîné par la chaîne est =22.

• Le rapport de la chaîne est =1,09.   I.B.1 - En utilisant les outils de communication technique de votre choix, distinguer les flux de puissance qui circulent dans le système "vélo électrique" en fonctionnement avec assistance.   I.B.2 - Préciser les rôles respectifs de chacune des deux roues libres intervenant dans les chaînes cinématiques. Proposer une justification à la réalisation du train épicycloïdal "Planet Roller" par des roues de friction. De plus, préciser quel est le composant de la transmission de puissance sur lequel s'effectue la somme des puissances motrices.   I.C Gestion de l'assistance   Le moteur électrique qui délivre la puissance d'appoint est commandé par le calculateur. Celui-ci transmet les consignes élaborées selon une loi préprogrammée précise en fonction de la puissance fournie par le cycliste (information collectée par l'intermédiaire de capteurs). Ce mode de fonctionnement correspond au cycle défini ci-dessous :

 

5/35

10/07/2006

Le temps de cycle est de 10 ms lorsque le cycliste ne demande pas la fin de l'assistance. Mise en service de La faible durée du temps de cycle permet au l'assistance constructeur de ne pas envisager une commande asservie tout en conservant une précision suffisante sur l'assistance. Ainsi, le moteur est Le calculateur s'informe sur commandé en boucle ouverte sans boucle de les données des capteurs retour d'information au calculateur.   Choix de la forme de la loi de commande en trois Le cal lateur détermine et phases : trans c m u et la commande au  Δ t =10 ms Pour respecter la législation sur le port du casque moteur dans un certain nombre de pays, la vitesse du vélo en propulsion ne doit pas excéder 25 km/h. Le système de commande doit donc Le cycliste impérativement mettre hors tension le moteur non a t-il demandé la fin de d'assistance avant d'avoir atteint cette vitesse. l'assistance ? Pour le confort de l'utilisateur, l'assistance doit s'interrompre de manière progressive. oui     Fin de l'assistance   Ainsi l'assistance est décomposée en trois phases :  la phase d'assistance proportionnelle (prise en charge par le moteur de la - moitié de la puissance totale à fournir) ; - la phase d'assistance dégressive (le taux de puissance prise en charge par le moteur d'assistance diminue pour devenir nul) ; - la phase d'assistance nulle (seule la puissance fournie par le cycliste est motrice).   Loi de commande présentée par le constructeur : Le constructeur présente la loi de commande en fonction de la vitesse de la bicyclette lorsque le sélecteur de vitesses est en position 4 (quatrième vitesse : voir DT4 ) comme suit :     k        Assistance    1 proportionnelle   Assistance   dégressive  Assistance      nulle       0 15 24 Vitesse de la bicyclette (km/h )       I.C.1 -Exprimer la loi de commande k présentée ci-dessus en fonction de la vitesse de la couronne (exprimée en tours par minute) et représenter l'évolution de cette loi.    6/35 10/07/2006

I.D Mesure des paramètres agissant sur la commande du système   Deux capteurs fournissent au calculateur les informations qui lui sont nécessaires : - mesure de la vitesse de pédalage ; - mesure du couple de pédalage exercé par le cycliste.           Mesure de la vitesse               Système d'assistance avec pédales et pignon de chaîne démontés   I.D-1. Mesure de la vitesse   L'élaboration de la loi de commande du moteur à courant continu par le calculateur nécessite une information en vitesse, celle-ci est déterminée par traitement des informations issues du détecteur 24 . La couronne 23 , outre sa denture intérieure, comporte une denture extérieure ferromagnétique de 50 dents.

Détecteur inductif 24

M r

Couronne 23

      Le détecteur 24  est du type inductif, c’est-à-dire qu’il génère un champ électromagnétique à l’avant de sa surface sensible. Lors de l’entrée d’une dent dans le champ, une impulsion est retournée au calculateur. Sur une durée donnée , le détecteur fourni au calculateur impulsions.     I.D-1.1 - Exprimer la pulsation angulaire en fonction de n ,  p  et où p   représente le pas angulaire de la couronne 23 .   I.D-1.2 -Préciser les avantages et les inconvénients d’une telle méthode de mesure de vitesse de rotation. Cette mesure de la vitesse de la couronne 23  prend-elle en compte la position du sélecteur de vitesse ? Ce choix est-il pertinent ?   Un essai expérimental réalisé à la vitesse constante de 21 km/h en 3 ème  vitesse a permis de relever le signal de sortie du détecteur 24 . Ce relevé est donné ci- dessous.

 

7/35

10/07/2006

l 

Signal de sortie détecteur

tem s

                          I.D-1.3 -Commenter l’allure du signal en sortie du détecteur.     I.D-1.4 - Ce signal issu du détecteur 24  n’est pas directement interprétable par le calculateur. Il doit subir une mise en forme de façon à obtenir un signal créneau de rapport cyclique proche de 0,5. Le montage électronique utilisé est défini sur le document DT3 . Les résistances R1 et R2 ont pour valeur respective 10 k Ω et 300 k Ω   et V sat = 15 V. Déterminer le nom et le rôle des fonctions des montages 1 et 2.   I.D-1.5 -Déterminer la loi d’entrée-sortie de ce montage. Vous préciserez les points remarquables de cette loi.   Un essai expérimental sur le système a permis de visualiser l’allure du signal en sortie du montage de mise en forme. Cette allure est fournie ci-dessous :     Tension de sortie du montage  

temps   I.D-1.6 - Commenter l’allure du signal. Justifier les différences par rapport au signal idéal.   I.D-2 Mesure du couple de pédalage   Le capteur de couple consiste en l’utilisation d’une transmission à train à planétaire

 

8/35

10/07/2006

dont l’un des planétaires (solidaire de la came 16 ), vient comprimer un ressort (voir DT4 et DT1 ).   Lorsque le couple exercé par le cycliste sur le pédalier 18  varie, le ressort se comprime (augmentation du couple) ou se détend (diminution du couple) et la came se déplace angulairement d’un angle . Elle entraîne alors la rotation du variateur du potentiomètre d’un angle .   Le mécanisme de mesure du couple (de pédalage) représenté ci-contre permet de transformer une grandeur physique en une grandeur mesurable (signal électrique : tension à la sortie du potentiomètre).   La différence de potentiel aux bornes de celui-ci varie en fonction de sa position angul ycliste sur le                             Le   vier         Mécanisme de mesure de couple   Pour être interprétable par la partie commande, l’information donnant la valeur du couple de pédalage subit plusieurs transformations   représentées par le schéma- blocs suivant :

Potentiomètre

 

   Raideur:             34 N/mm              ?  en degrés          ?         en volts

  On souhaite dans cette partie établir le caractère linéaire ou non de la relation liant à .  cette fin, on envisage successivement : -la détermination de la relation liant la rotation du plateau 16  au couple exercé par le cycliste sur l'arbre 18 ;

 

9/35

10/07/2006

 

-la détermination de la relation liant l'écrasement du ressort à la rotation de 16 ; -la détermination de la relation liant la rotation de 16 à la rotation du bras du potentiomètre et on conclut sur la linéarité.   On se place en statique et la modélisation retenue est une modélisation plane. Les engrenages sont à développante de cercle (angle de pression : =20°) et les liaisons considérées sont parfaites.   I.D-2.1 -   On suppose que l'action du cycliste sur chacune des pédales est représentée par un glisseur de direction verticale (portée par ) et de résultante   (voir figure ci-dessous). Exprimer le couple exercé par le cycliste sur l'axe du pédalier 18 en fonction de , et . On suppose pour la suite de cette partie que le couple de pédalage varie de 0 à 24,5 N.m.    

M

 

 

p O OM = L

 

    I.D-2.2 - En isolant successivement le satellite 19 , puis le planétaire 16 , déterminer la norme de l'action de l'ensemble constitué par {guide 29 , ressort 31 , galet 16c } sur 16  en fonction de et des paramètres géométriques. On posera , et (angle de pression).    

 

10/35

10/07/2006

I   A   O

 

20

1

23

    O : centre du planétaire 16 .   A : centre du satellite 19 .   I : point de tangence des cercles   primitifs de 19 et 23 (AI= r 19 ).   J : point de tangence des cercles     mitif 1    1  = r     I.D-2.3 -Établir la relation liant à la rotation de 16 (voir DT4 ).   I.D-2.4 - Établir la relation liant la rotation à la rotation du potentiomètre et faire l’application numérique   Le capteur angulaire qui équipe le système est un potentiomètre mono-tour linéaire, il est composé d’une résistance de forme torique de valeur totale soumise à une tension , d’un curseur rhéostatique articulé au centre du tore, dont l’amplitude du mouvement est considérée comprise entre 0° et 360°. La tension de sortie est alors créée en fonction de θ .   I.D-2.5 -Établir la relation liant la tension à la tension , et .Conclure quant à la linéarité de la relation entre et .     II. Étude d'un modèle de simulation   L'objectif de cette partie est la détermination de la loi de commande gérant

 

11/35 10/07/2006

19